РАДИОЗАЩИТНАЯ ОДЕЖДА С УСИЛЕННОЙ ПАРЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТОЙ Российский патент 2004 года по МПК A41D13/00 G21F3/02 

Изобретение относится к области охраны труда и техники безопасности и предназначено для защиты от переоблучения электромагнитной энергией людей, профессионально связанных с интенсивными высокочастотными (ВЧ) и сверхвысокочастотными (СВЧ) излучениями.

Известны различные варианты одежды, выполняющей функции средств индивидуальной защиты (СИЗ), применение которой снижает интенсивность воздействующего на организм человека электромагнитного излучения (ЭМИ) [1-19].

В конструкциях известных СИЗ, в том числе и принятого за прототип устройства [14], не учитывается естественная неравномерность поглощения электромагнитной энергии в различных участках тела человека. Факт неравномерности распределения удельной поглощаемой мощности (УПМ) в теле человека - параметра, характеризующего интенсивность поглощения энергии ЭМИ в биотканях, известен по результатам многочисленных исследований, полученных теоретически и экспериментально, в том числе и при электромагнитном облучении людей [20-25]. Для иллюстрации на фиг. 1 приведены графики [21], типичные для результатов подобного рода исследований.

На графиках видно, что величина УПМ в областях шеи и паха значительно превышает средние значения. Аналогичная неравномерность УПМ сохраняется и при использовании известных СИЗ [9].

В указанных выше и смежных с ними участках тела располагаются жизненно важные органы. Их функционирование сильно влияет на жизнедеятельность и работоспособность человека. Гипоталамус, гипофиз, щитовидная железа, тимус, репродуктивные органы, лимфатические железы во многом определяют психическое и соматическое состояние организма. Нарушения в их работе, которые наступают при переоблучении ЭМИ, пагубно отражаются на здоровье и могут приводить к различным функциональным расстройствам, острым и/или хроническим аномалиям. Поэтому СИЗ от электромагнитного переоблучения должны обеспечивать снижение интенсивности поля СВЧ до предельно допустимого уровня (ПДУ) именно в этих областях тела. Однако известные варианты радиозащитной одежды обеспечивают уменьшение ЭМИ до уровня ПДУ лишь в среднем по всему объему. У них экранирование излучения для всех участков тела примерно одинаково. В областях повышенного поглощения, о которых шла речь выше, ЭЭ или недостаточна, или нужная величина обеспечивается использованием для комбинезона более плотной, лучше экранирующей и, следовательно, более дорогой ткани. В последнем случае защита большей части тела оказывается избыточной, а массогабаритные, теплоизоляционные и стоимостные характеристики одежды - излишне высокими. В результате, использование СИЗ затрудняется и становится менее эффективным.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности защиты, обеспечиваемой применением средств индивидуальной защиты.

Поставленная задача решена за счет того, что в радиозащитной одежде, с усиленной парциальной защитой, включающей комбинезон, шлем, перчатки и бахилы, изготовленные из радиоотражающих материалов, участки экранирующей оболочки комбинезона в области шеи и паха изготовлены из текстильных тканей или их пакета с повышенной эффективностью экранирования, при этом электрическое расстояние между экранирующими слоями, образующими пакет, выполнено кратным нечетному числу четвертей средней длины волны рабочего диапазона частот. На графиках (фиг.2) представлена экспериментально полученная зависимость ЭЭ пакета из ткани УУТ-2.

Испытания проводились на двух частотах, составляющих 948 и 3000 МГц, методом измерения потерь в закрытой облучающей системе. При этом исследовались как конструкции с воздушным промежутком между слоями отражающего материала, так и при размещении между ними прослойки из объемного радиопоглощающего трикотажа (РПМ), связанного из углеграфитовых нитей. Как в одном, так и в другом случае, при приближении “электрического” расстояния между слоями (d_{электр.}), определяемого по нижеприведенной формуле, к величине, кратной нечетному числу четвертей средней длины волны, рабочего диапазона частот ЭЭ пакета существенно возрастала

где d - расстояние между слоями материала, см;

ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей промежуток между слоями;

- величина, определяющая уменьшение длины волны ЭМИ в материале, по сравнению со свободным пространством, - коэффициент укорочения.

Величина относительной диэлектрической проницаемости трикотажного материала по данным изготовителя равна 2,5. Поэтому реальное расстояние между слоями оказалось примерно в 1,6 раза меньше, чем оно было при воздушном промежутке.

Таким образом, в предлагаемой конструкции радиозащитной одежды с усиленной парциальной (локальной, местной) защитой общим признаком с прототипом является выполнение комбинезона из отражающих текстильных материалов. Но в отличие от прототипа имеется существенный признак: изготовление участков одежды, прикрывающих области шеи и паха, с повышенной ЭЭ, а в случае выполнения этих элементов из пакета радиозащитных тканей выбор такой конструкции, при которой величина “электрического” расстояния между слоями радиоотражающего материала равна протяженности нечетного числа четвертей средней длины волны рабочего диапазона частот.

Выполнение одежды в областях шеи и паха с конструктивными элементами, обеспечивающими повышенную ЭЭ, или изготовление этих участков одежды из пакета с “электрическим” расстоянием между отражающими слоями, кратным нечетному числу четвертей средней длины волны рабочего диапазона частот, - это признаки, достаточные для получения требуемого результата - повышения эффективности защиты.

На частотах, составляющих 2,6-4,0 ГГц, проводились испытания лабораторного макета радиозащитной одежды с усиленной парциальной защитой, изготовленного из радиоотражающей ткани “Восход” [26]. Макет представлял собою устройство, основная часть которого была выполнена в соответствии с устройством-прототипом [14], а внутри комбинезона в областях шеи и паха непосредственно на ткань РПМ были пришиты еще один слой такого же трикотажного полотна и слой отражающей ткани “Восход”. В результате пакет состоял из двух слоев отражающей ткани “Восход”, между которыми было два слоя поглощающего полотна. Суммарная толщина слоев РПМ составила примерно 1,5 см, что с учетом указанного выше коэффициента укорочения волны соответствовало четверти длины волны на частоте, близкой к 3,2 ГГц. Результаты измерений, проведенных с применением известного способа [27], показаны на фиг.3.

Полученные результаты подтвердили возможность выравнивания величины УПМ в теле и повышения эффективности СИЗ, выполненных в виде радиозащитной одежды с усиленной парциальной защитой.

Отсутствие в устройствах - аналогах и в прототипе признака - элементов конструкции с повышенной ЭЭ на участках, прикрывающих областях шеи и паха, - свидетельствует о том, что заявляемое техническое решение удовлетворяет критерию “новизна”.

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию “изобретательский уровень”, так как, несмотря на хорошо известные специалистам факты о неравномерности распределения УПМ в теле человека, из анализа источников информации о СИЗ не являются очевидными необходимость и возможность указанного изменения конструкции радиозащитной одежды, а именно: введения элементов с повышенной ЭЭ на участках одежды, прикрывающих тело человека в областях шеи и паха.

Соответствие критерию “пригодность для промышленного применения” подтверждается положительными результатами проведенных испытаний изготовленного макета радиозащитной одежды с усиленной парциальной защитой.

Литература

1. Разработка защитной одежды для персонала, находящегося в интенсивных ВЧ полях // ТИИЭР.- 1961. - т.1, с.71-84.

2. Гордон З.В., Елисеева В.Д. Средства защиты от СВЧ излучения и их эффективность //Тр.лаборатории ЭМП Института труда и профзаболеваний АМН СССР.-1964.- Вып.2, с.31-40.

3. Никитин А.А. и др. Разработка радиозащитной ткани без микропровода для спецодежды. Пути совершенствования средств индивидуальной защиты работающих на производстве. - М., 1973, с.126-129.

4. Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека. М.: Сов. Радио, 1974. - 354 с.

5. ССБТ. Одежда специальная для защиты от электромагнитных полей. Халаты мужской и женский с капюшоном. ТУ 17 РСФСР, 06-2-(100-101)-78. - М., 1978.

6. Крылов В.А., Юченкова Т.В. Защита от электромагнитных излучений. - М.: Сов. радио, 1979, 216 с.

7. Марченко Б.С, Степанова Т.И., Денисова Л.В. Средства индивидуальной защиты от электромагнитных полей. Электронная техника. Сер. “Электроника СВЧ”, - 1980. Вып.12(324), с.37-39.

8. Марченко Б.С. Средства защиты от опасных и вредных производственных факторов и их контроль. - М.: МД НТП, 1981, 94 с.

9. Chou C-K, Guy A.W., McDougall J.A. Shielding effectiveness of improved microwave protective suits/IЕЕЕ Trans. on MTT. 1987, vol.35, № 11, pp. 995-1001.

10. Чубарова З.С. Методы оценки качества специальной одежды. М.: Легпромбытиздат, 1988, 160 с.

11. Microwave Protective Suit. Screenex MPS//Prospect of the Generalexport.- Yugoslavia, 1988, 2 c.

12. Оценка эффективности защитного костюма от электромагнитных СВЧ излучений /Каляда Т.В., Бусыгина Л.К., Никитина В.Н., Чинко Д.В.// Научно-практическая конференция “Современное состояние и перспективы развития гигиены одежды, обуви и снаряжения” Ленинград, 15-16 октября, 1991: тез. докл. - СПб., ВМедА, 1991, с.34-35.

13. Осипович В.К., Спиридонов К.А. Эффективность экранирования радиоизлучений защитной одеждой// Тез.докл. междун. симпоз. “Защита от электромагнитного загрязнения окружающей среды”, 21-25 июня 1993 г. -С.Петербург: Ленингр. Лесотехническая академия. 1993 г., с.98.

14. Пат. 2045922 Россия, МКИ 6 А 41 D 13/00. Радиозащитная одежда /В.И. Ефремов, Э.И.Куликовский, В.К.Осипович, К.А.Спиридонов, В.И.Яшин (Россия). - №5066020/23; заявлено 22.06.92; Опубл. 20.10.95, Бюл. Изобретения. 1995, №29.

15. Kachmar M.Radiation Protection in Small to Extralarge//Microwaves and RF.-1986. - Vol.25. N7, pp.41-42.

16. Klascius A.F. Microwave Radiation Protective SuiV/American Industrial Hygiene J.-1971. Nov, pp.771-774.

17. Joiner K.H., Copeland P.R., McFarlane I.P.An Evaluation of a Radiofreguency Protective Suit and Electrically Conductive Fabrics//IEEE Trans on EMC.1989.-Vol.31, N2, pp.l29-137.

18. Ebneth H., Fitzky H.A Metallized Cloth for Microwave Protective Suits // Mikrowellen Magazin. 1983-Vol.9, N2, pp. 192-196.

19. Bolinger W.Protective Suit Against Electromagnetic Fields of Post Office Transmitting Units//Mikrowellen Magazin.-1983-Vol.9, N2, pp. 197-199.

20. Habib Massoudi, Carl H. Durney, and Magdy F.Iskander. Comparison of the Absorption Characteristics of Block and Prolate Spheroidal Models of Man Exposed to Near Fields of Short Electric Dipole//TMHP, 1981, т.69, №8, с. 1086-1987.

21. Dosimetry in a full scale model of the human body /Maria A. Stuchly, Andrzej Kraszewski, Stanislaw S. Stuchly, George Hartsgrove and Daniel Adamski//International symposium on electromagnetic compatibility. October 16-18, 1984, Tokyo 3. Takanawa, Minato-ku Tokyo 108, Japan, ref, 17AE7.

22. Numerical calculation of induced currents in humans and experimental animals exposed to ELF electric field. /Koichi Shimizu, Tetsuo Kobayashi, Goro Matsumoto// /International symposium on electromagnetic compatibility. October 16-18, 1984, Tokyo 3. Takanawa, Minato-ku Tokyo 108, Japan, ref, 17PE4

23. Determination of power absorption in man exposed to high frequency electromagnetic fields by thermografic measurements on scale models / A.W. Guy, M.D. Webb, C.C. Sorensen // Trans IEEE on BME, 1976, vol.23, №5, рр. 361-371.

24. Современные представления о поглощаемых человеком и животными дозах ЭМИ /О.П.Гандхи // ТИИЭР, 1980, т.68, №1, с.31-39.

25. Применение у толковых отражателей для многостороннего облучения животных в экспериментах по исследованию биологического действия электромагнитных полей./О.П.Гандхи, Э.Хант/УТИИЭР, 1980, т.68, №1, с. 191-194.

26. Сертификат на ткань “Восход”: ГОСТ Р Ru. M 001.1.2.1112 от 17.01.94.

27. Пат. 2153785, Россия, МКИ 7 Н 05 К 9/00, G01 R 31/00, 29/08. Способ оценки радиоэкранирующих свойств радиозащитной одежды. /Т.С.Бекренева, В.И.Ефремов, Г.Ю.Захарова, В.К.Осипович, А.В.Полоник, К.А.Спиридонов (Россия). - №98123125/09; заявлено 15.12.98; опубл. 27.07.00, Бюл. Изобретения, 2000. №21.

Радиозащитная одежда с усиленной парциальной защитой включает комбинезон, шлем, перчатки, бахилы, изготовленные из радиоотражающих материалов. Участки экранирующей оболочки комбинезона в областях шеи и паха изготовлены из текстильных тканей или их пакета с повышенной эффективностью экранирования. Электрическое расстояние между экранирующими слоями, образующими пакет, выполнено кратным нечетному числу четвертей средней длины волны рабочего диапазона частот, что повышает эффективность защиты. 3 ил.

Радиозащитная одежда с усиленной парциальной защитой, включающая комбинезон, шлем, перчатки, бахилы, изготовленные из радиоотражающих материалов, отличающаяся тем, что участки экранирующей оболочки комбинезона в областях шеи и паха изготовлены из текстильных тканей или их пакета с повышенной эффективностью экранирования, при этом электрическое расстояние между экранирующими слоями, образующими пакет, выполнено кратным нечетному числу четвертей средней длины волны рабочего диапазона частот.